你是否想过，宇宙中是否存在着比太阳还要小，却比银河系还要亮的天体？你是否想过，这些天体是如何产生如此强大的能量，以至于能够向外喷射出接近光速的粒子流？你是否想过，这些天体又是如何与黑洞和恒星相互作用，形成令人惊叹的天文奇观？如果你对这些问题感兴趣，那么你一定不会错过 NASA 的最新卫星——IXPE，它将带你探索宇宙中最极端的天体之一——微型类星体。
微型类星体是一种由黑洞或中子星和恒星组成的双星系统，它们能够发出强大的喷流，把高能粒子射向外空。这些系统叫做微型类星体，因为它们跟类星体很像，只是比它们小很多。类星体是一种超大质量黑洞，它们位于遥远星系的中心，吞噬周围的物质，释放出巨大的辐射。微型类星体则是一种恒星质量的黑洞，它们位于银河系内，从伴星上吸走物质，形成一个旋转的圆盘，叫做吸积盘。吸积盘的物质在靠近黑洞的地方被加速并向两边喷出高能粒子，形成喷流。微型类星体是研究黑洞和中子星的理想实验室，因为它们的变化速度比其他天体更快，可以在较短的时间内观察到。
为了更好地理解微型类星体的物理过程和结构，科学家们需要利用 NASA 的 IXPE（成像 X 射线偏振探测器），这是一颗于 2021 年 12 月发射的卫星。IXPE 能够测量一种特殊的 X 射线光学性质，即偏振。偏振反映了 X 射线电磁波的排列方式，它可以揭示微型类星体中的磁场和粒子加速机制。IXPE 的设计是基于一个简单而有效的原理：当 X 射线通过一层薄膜时，它们会被反射或透射，而反射或透射的效率取决于 X 射线的偏振方向。因此，通过测量 X 射线的反射和透射比例，就可以推断出 X 射线的偏振程度和方向。IXPE 搭载了三台这样的 X 射线望远镜，它们可以同时观测同一个天体，从不同的角度测量 X 射线的偏振。这样，就可以得到一个完整的 X 射线偏振图像，从而揭示出天体的内部结构和物理性质。
SS 433 它的喷流以接近光速的速度向外射出，形成一个复杂的螺旋状结构。SS 433 是一个独特的天体，因为它的喷流不是沿着黑洞的自转轴方向，而是与之相差约 20 度。这导致了喷流的进动，即喷流的方向随时间周期性地变化。SS 433 的喷流在不同的波长下都有观测，包括无线电、光学、红外、X 射线和伽马射线。然而，不同波段的观测结果之间存在一些不一致，导致了对 SS 433 的物理模型的争议。IXPE 的观测为解决这些争议提供了新的线索，因为它能够测量 X 射线的偏振，从而揭示喷流中的磁场和粒子加速区域的位置和形状。
“SS 433 是一个非常复杂的系统，它的喷流是由多个成分组成的，每个成分都有不同的物理性质和发射机制。IXPE 的观测让我们能够区分这些成分，并且确定它们的偏振特征，这是以前的 X 射线观测所做不到的。”论文的第一作者，意大利国家天文学研究所的 Fabrizio Fiore 说。
IXPE 的观测结果显示，SS 433 的 X 射线偏振与喷流的方向一致，这表明 X 射线是由喷流中的同步辐射产生的。同步辐射是一种当带电粒子在磁场中运动时产生的电磁辐射。IXPE 的观测还表明，X 射线的偏振程度随着喷流的进动而变化，这表明 X 射线是由喷流的前端产生的，而不是由喷流的整个长度产生的。这些结果与之前的光学和无线电观测相一致，但与之前的伽马射线观测不一致，后者表明伽马射线是由喷流的后端产生的。
“这些发现对于理解 SS 433 的喷流的起源和演化非常重要，因为它们表明喷流中的不同波段的辐射是由不同的物理过程和区域产生的。这也意味着我们不能简单地将 SS 433 的喷流模型应用于其他的微型类星体或类星体，而是需要考虑每个系统的特殊性。”论文的合作者，法国国家科学研究中心的 Stephane Corbel 说。
IXPE 的观测还为 SS 433 的喷流提供了一个新的估计值，即磁场强度约为 0.2 个高斯。这个值比之前的估计值要低一个数量级，这意味着 SS 433 的喷流的磁场比其他的微型类星体或类星体的喷流的磁场要弱得多。这可能与 SS 433 的喷流的特殊方向有关，也可能与 SS 433 的黑洞的质量有关，后者估计为约 10 个太阳质量，比其他的微型类星体或类星体的黑洞要小得多。
“IXPE 的观测为 SS 433 的喷流提供了一个全新的视角，它让我们能够探测到喷流中的磁场和粒子加速的细节，这是其他的 X 射线观测所不能做到的。这些结果证明了 X 射线偏振观测的强大能力，它可以为我们揭示宇宙中最极端的天体的奥秘。”论文的合作者，NASA 马歇尔太空飞行中心的 Martin Weisskopf 说。
